1 流量測量的術(shù)語  

1.1 封閉管道中流體流量的測量術(shù)語和符號

本文所使用的術(shù)語和相應(yīng)的符號符合GB/T 17611-1998《封閉管道中流體流量的測量術(shù)語和符號》（idt ISO 4006：1991），其中下列術(shù)語和相應(yīng)符號的意義如下。

（1）流量（ flow~rate）流經(jīng)管道橫截面的流體數(shù)量與該量通過該截面所花費的時間之商。

①質(zhì)量流量qm（mass flow~rate）。流體數(shù)量用質(zhì)量來表示的流量。

②體積流量qv（volume flow~rate）。流體數(shù)量用體積來表示的流量。

（2）平均流量（mean flow~rate）在一段時間內(nèi)流量的平均值。

（3）速度分布（velocity distribution）在管道橫截面上流體速度軸向矢量的分布模式。

①充分發(fā)展的速度分布（fully developed velocity distribution）。一種一經(jīng)形成則從流體流動的一個橫截面到另一個橫截面不會發(fā)生變化的速度分布。它通常是在足夠長的管道直管段末端形成。

②規(guī)則速度分布（regular velocity distribution）。非常近似于充分發(fā)展的速度分布的速度分布，便于進行的流量測量。

（4）雷諾數(shù)Re（Reynolds number）表示慣性力與黏性力之比的無量綱參數(shù)。它由下式給出，即

式中 u——通過規(guī)定面積的平均軸向流速；

ι——產(chǎn)生流動的系統(tǒng)的特征尺寸；

ν——流體的運動黏度。

當(dāng)規(guī)定雷諾數(shù)時，應(yīng)指明一個作為依據(jù)特征尺寸（例如管道的直徑、差壓裝置中孔板的直徑、皮托管測量頭的直徑等）。

（5）斯特羅哈爾數(shù)Sr （Strohal number）使具有特征尺寸ι的某物體所產(chǎn)生的旋渦分離頻率f與流體速度V相的無量綱參數(shù)。它由下式給出，即

（6）真值（true value）表征在研究一個量時在它所處的條件下嚴(yán)格定義的值。

真值是一個理想值，只有排除了所有的測量誤差的起因才能得到。

（7）測量的（）誤差[（absolute） error of measurementJ測量結(jié)果減去被測量的（約定）真值。

①該術(shù)語同等地用于示值、未修正結(jié)果及己修正結(jié)果。

②測量的誤差己知部分可以采用適當(dāng)?shù)男拚颠M行補償。己修正結(jié)果的誤差只能用不確定度來表征。

③"誤差"是有符號的，不應(yīng)把它與誤差的值相混淆，后者是誤差的模。

（8）疏忽誤差（spurious errors）使測量值無效的誤差。通常這些誤差起因于諸如記錄的一個或多個有效數(shù)字不正確或者儀表的誤動作。

（9）隨機誤差（random error）同一測量值在多次測量過程中以不可預(yù)計的方式變化的測量誤差的一個分量。隨機誤差是不可能修正的。

（10）系統(tǒng)誤差（systematic error）同一測量值在多次測量過程中保持不變或以可預(yù)計的方式變化的測量誤差的一個分量。

①系統(tǒng)誤差及其起因可以是已知的也可以是未知的。

②系統(tǒng)誤差的已知部分不包含在已校準(zhǔn)儀表所預(yù)計的不確定度中（作為一種偏移誤差，應(yīng)預(yù)先扣除掉）。

（11）不確定度U （uncertainty）表征被測量的真值處在某個量值范圍內(nèi)的-種估計。

符號e有時用來代替U表示不確定度。

測量不確定度一般包括多個分量，其中一些分量可在測量結(jié)果列統(tǒng)計分布的基礎(chǔ)上進行估計，并可用標(biāo)準(zhǔn)偏差表征。其他分量只能基于經(jīng)驗或其他信息做估計。.

①隨機不確定度U_r（random uncertainty）與隨機誤差有關(guān)的不確定度分量。它對平均值的影響可以多次通過測量予以減小。

②系統(tǒng)不確定度U_s（systematic uncertainty）與系統(tǒng)誤差有關(guān)的不確定度分量。它對平均值的影響不能通過多次測量來減小。

圖2.1所示為與誤差和不確定度有關(guān)術(shù)語的說明。

（12）度（accuracy）被測量的測量結(jié)果與（約定）真值間的一致程度。度的定量表示應(yīng)采用不確定度。好的度意味著小的隨機誤差和系統(tǒng)誤差。

注意，應(yīng)避免用術(shù)語精密度代替度。

（13）被測量（measured）受到測量的量。它可以是測得的量或待測的量。

（14）Z大流量（maximum flow-rate）對應(yīng)于流量范圍上限的流量值。這是在某個限節(jié)和預(yù)定的時間間隔內(nèi)要求裝置給出信息的Z高流量值，而該信息誤差不超過Z大容許誤差對于水表，Z大流量稱之為過載流量。

（15）Z小流量（minimum flow-rate）對應(yīng)于流量范圍下限的流量值。

（16）流量范圍（flow-rate range）由Z大流量和Z小流量所限定的范圍，在該范圍內(nèi)儀表的示值誤差不超過Z大允許誤差。

（17）滿標(biāo)度流量（full scale flow-rate）對應(yīng)于Z大輸出信號的流量。

（18）（一次裝置引起的）壓力損失[pressure loss （caused by a primary device）]由于管道中存在一次裝置而產(chǎn)生的不可恢復(fù)的壓力損失。

（19）流動調(diào)整器（整直器） [flow conditioner （straightener）]安裝在管道中以減少為達(dá)到規(guī)則速度分布所需直管段的裝置。

1.2 關(guān)于范圍度的術(shù)語

標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）于1998年頒發(fā)標(biāo)準(zhǔn)ISO 11631《流體流動測量——規(guī)定流量儀表性能的方法》，對術(shù)語范圍度作了重新定義^[2] 。

（1）范圍度（turn down， turn down ratio）測量范圍的Z大流量被Z小流量除的值。

（2）上限（值）范圍度（rangeability）Z大"范圍上限值"與Z小"范圍上限值"之間的比。

1.3 通用計量術(shù)語及定義

本書所使用的下列汁量術(shù)語及定義符合國家計量技術(shù)規(guī)范JJF 100l~1998《通用計量術(shù)語及定義》。

（1）相對誤差（relative error）測量（）誤差除以被測量的真值。由于真值不能確定，實際上用的是約定真值。

（2）（量的）約定真值[conventional true value （of a quantity）]對于給定目的具有適當(dāng)不確定度的、賦予特定量的值，有時該值是約定采用的。

例如，在給定地點，取由參考標(biāo)準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)而賦予該量的值作為約定真值。常數(shù)委員會（CODATA） 1986年推薦的阿伏加德羅常數(shù)值6.0221367 × 10²³ mol^-l 。

約定真值有時稱為值、Z佳估計值、約定值或參考值。

常常用某量的多次測量結(jié)果來確定約定真值。

（3）量程（span）標(biāo)稱范圍兩極限之差的模。

例如，對從-10~+10V的標(biāo)稱范圍，其量程為20V。

（4）漂移（drift）測量儀器計量特性的慢變化。

（5）響應(yīng)時間（response time）激勵受到規(guī)定突變的瞬間與響應(yīng)達(dá)到并保持其Z終穩(wěn)定值在規(guī)定極限內(nèi)的瞬間，這兩者之間的時間間隔。

（6）準(zhǔn)確度等級（accuracy class）符合一定的計量要求，使誤差保持在規(guī)定極限以內(nèi)的測量儀器的等別、級別。

準(zhǔn)確度等級通常按約定注以數(shù)字或符號，并稱為等級指標(biāo)。

（7）影響量（influence quantity）不是被測量但對測量結(jié)果有影響的量。

例如，用來測量長度的千分尺的溫度；交流電位差幅值測量中的頻率；測量人體血液樣品血紅蛋白濃度時的膽紅素的濃度。

2 流量測量的行業(yè)特點及其對儀表的要求

2.1 鋼鐵行業(yè)流量測量的特點

鋼鐵行業(yè)是耗能大戶，大量燃料在各種爐窯內(nèi)燃燒，還需要助燃空氣，有的屬富氧燃燒，需要吹入氧氣。有的爐子燃燒產(chǎn)生大量的荒煤氣，經(jīng)洗滌除塵等處理后，送到另一些爐窯作燃料。因此，助燃?xì)怏w流量、煤氣流量、煙道氣流量等占了很大比例。這些測量對象流體壓力低、流速低、密度低、管徑大，要準(zhǔn)確測量有一定難度，尤其是煤氣，往往含水量、含塵量較高，有的還含有焦油，有的煤氣管道內(nèi)有排不盡的水，這些都要求儀表有適應(yīng)能力，不能因凝液析出而影響測量，不能因灰塵而發(fā)生故障。

廠制水流量測量對象也有其特點，測量結(jié)果多半用于過程監(jiān)視與控制，度要求不高，但穩(wěn)定性、可靠性要求高。有時口徑較大，常常選用均速管差壓式流量計和夾裝式超聲流量計。

2.2 電力行業(yè)中的流量測量特點

提到電力行業(yè)自然就聯(lián)想到火電廠中的大型鍋爐和高溫高壓蒸汽，聯(lián)想到熱電廠的大口徑管網(wǎng)將蒸汽供給各個用戶。因此火電和熱電行業(yè)中蒸汽流量計測量對象是大量的。按其用途和特點分，大致可分為與發(fā)電有關(guān)的流量測量和供熱網(wǎng)中的流量測量。

（1）與發(fā)電有關(guān)的蒸汽流量測量此類流量測量的特點是流體溫度高，壓力高，連數(shù)兆瓦的小機組蒸汽溫度都要高達(dá)420℃以上。盡管經(jīng)常有新型流量計推出，但多數(shù)原理流量計承*如此嚴(yán)酷的工作條件。目前還是節(jié)流式差壓流量計穩(wěn)穩(wěn)地占據(jù)著這塊傳統(tǒng)領(lǐng)地。

由于此類測量對象流量變化范圍不大，經(jīng)常是滿載滿發(fā)，所以差壓式流量計范圍度較小的弱點不會帶來實際影響。

（2）供熱網(wǎng)中的蒸汽流量測量熱電廠供熱網(wǎng)中所用的流量計，由于流體溫度和壓力均大大降低，所以可以選擇的空間大大擴展，但由于沿襲電廠儀表選型的傳統(tǒng)，多數(shù)對象仍選用節(jié)流式差壓流量計，部分選用渦街流量計。

2.3 石油和化工行業(yè)中流量測量的特點

石化、化工行業(yè)流量測量對象由于被測介質(zhì)的多樣性，測量范圍的要求也異常廣闊，從測量添加劑和小試驗裝置使用的微小流量，到測量原料氣流量的大流量，流體從Z常見的水蒸氣、空氣、煤氣等，到各類化工成品和半成品，以及渣油、液氨、液態(tài)烴之類測量難度較高的對象，*。

石化行業(yè)資金實力較雄厚，是品質(zhì)優(yōu)、價格貴的產(chǎn)品的重要市場。除了上面所述的一些基本特點之外，還有下面的兩個鮮明的特點。

①多數(shù)石化和化工企業(yè)有防爆要求，即使被測流體本身不是易燃易爆物質(zhì)，但整個區(qū)域?qū)僖兹家妆瑘鏊虼藘x表選型時應(yīng)符合防爆規(guī)程。

②有腐蝕性。有很多被測流體有腐蝕性，儀表選型時必須考慮與腐蝕性介質(zhì)接觸的部分耐腐蝕問題。除了被測介質(zhì)腐蝕之外還有大氣腐蝕，例如氯堿廠、氮肥廠、硫酸廠廠區(qū)的雨水對儀表外露部分都有一定的腐蝕作用，這就需要考慮室外儀表的防護，以免過早損壞。

2.4 石油儲運行業(yè)的流量測量特點與要求

石油儲運行業(yè)也是流量儀表的-大用戶，每年數(shù)以億噸計的成品油從油庫經(jīng)計量后轉(zhuǎn)運到加油站或下二級油庫，然后再經(jīng)計量發(fā)送到Z終用戶。數(shù)以萬計的加油站遍布各地，每個加油站都裝有數(shù)量不等的加油機。

成品油主要有汽油、柴油、煤油、潤滑油、航空汽油等品種。由于接收油品的槽車、槽船或車輛的油箱等都是裝在可移動的設(shè)備上，因此油品經(jīng)流量計計量后通過鶴管、撓管之類的柔性管道發(fā)送到接收方。因為油品屬易燃易爆物質(zhì)，安全是人們關(guān)注的首要問題。由于高速流動的油品與管件及管道內(nèi)壁摩擦易產(chǎn)生靜電，因此，管路設(shè)計中都應(yīng)有靜電接地措施，將所產(chǎn)生的靜電電荷導(dǎo)入大地。靜電接地系統(tǒng)還要求與發(fā)油控制系統(tǒng)聯(lián)鎖，一旦靜電接地失靈，立即停止發(fā)油。除此之外，石油儲運行業(yè)流量測量還有下面的特點與要求。

①被測介質(zhì)昂貴，對計量度要求高，一般要求達(dá)到±0.5%R。

②除重油、渣油之外的其他成品油都較清潔。發(fā)油時管道中的油品流速較高而且較穩(wěn)定，因此容易得到較高的計量度。

③計量數(shù)據(jù)用于貿(mào)易結(jié)算，因而要求計量結(jié)果的顯示供需雙方都便于觀察，從而體現(xiàn)公平和透明。

有些計量表如加油機，除了顯示發(fā)油總量外，還應(yīng)同時顯示單價和總價。

④流量測量儀表大多與批量控制設(shè)備配合使用，可以按預(yù)先設(shè)定的發(fā)油量進行自動控制，如本書第5章所討論的批量控制系統(tǒng)。新型的加油機還配有讀卡設(shè)備和打印機，以便讀出用戶預(yù)先購買的IC卡中剩余金額，并在此金額即將用完時通知控制系統(tǒng)，關(guān)閉閥門。加油完畢自動打印加油報告。

2.5 供水行業(yè)的流量測量特點

水廠從河流、湖泊或水庫抽取原水，需根據(jù)原水計量結(jié)果向國家支付費用。水廠的成品是自來水，自來水的管理和分配網(wǎng)上需大量大口徑流量計。這些測量對象有下列特點。

①計量數(shù)據(jù)用于貿(mào)易結(jié)算，測量度要求高，按照GB/T 17167的規(guī)定應(yīng)達(dá)到±2.5%R的度（見表2.3）。對于大口徑計量表，有些用戶要求高達(dá)±0.5%R。

②設(shè)置在原水和自來水主管道上的流量計，口徑大，為減少泵送費用，要求阻力小。

③對測量范圍度要求高。家庭用戶均為間歇使用，即使是大的企事業(yè)機構(gòu)，日夜之間、不同季節(jié)之間、生產(chǎn)、經(jīng)營、管理或服務(wù)的各個不同階段，耗水量也差異很大。

④環(huán)境惡劣，大口徑管道通常為埋地敷設(shè)，因此流量計大多數(shù)被安裝在儀表井中，稍有不慎就會出現(xiàn)雨水淹沒儀表的事件，所以流量計應(yīng)有IP68的環(huán)境防護能力。

⑤原水潔凈程度較差，壓力不高，在大口徑管道中低速流動的條件下，管壁上易積淤泥，所以儀表設(shè)計選型應(yīng)考慮淤泥的影響，工程設(shè)計和安裝時應(yīng)考慮淤泥的清理。

目前的儀表選型意見趨于一致，用于貿(mào)易結(jié)算的大口徑流量計，選用智能電磁流量計，它能全面滿足上述各項要求，小口徑水流量測量選用旋翼式水表。

2.6 天然氣流量測量的特點及其對儀表的要求

天然氣作為一次能源，在世界一次能源結(jié)構(gòu)中的比重逐年上升，天然氣貿(mào)易交接計量所涉及的金額是巨大的，引起上的廣泛重視。為了保證天然氣生產(chǎn)及利用企業(yè)的貿(mào)易計量公正合理，維護貿(mào)易雙方的正當(dāng)權(quán)益，歐洲Z早制訂了EN 1776：1998《天然氣測量系統(tǒng)基本要求》。我國在這一標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上也制訂了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18603-2001《天然氣計量系統(tǒng)技術(shù)要求》。

天然氣計量系統(tǒng)具有下列主要特點和基本要求。

（1）防爆要求流體易燃易爆，可能的危險區(qū)域應(yīng)按GB 3836.1進行分級，在危險區(qū)域內(nèi)，任何儀表和電器設(shè)備選型和安裝都應(yīng)符合GB 3836的規(guī)定。

（2）不中斷供氣要求 為了保證連續(xù)輸氣，不能因計量儀表維修等中斷供氣，計量站和計量回路宜設(shè)置旁通，對于重要的大流量用戶，推薦采用并聯(lián)雙計量回路。旁通閥和并聯(lián)雙計量回路上游閥（或下游閥）應(yīng)選擇關(guān)閉性能好、耐用、有檢漏裝置的截斷閥，避免非計量流失。

（3）工況的多樣性 天然氣從采集、處理、運輸?shù)椒峙涞母鱾€環(huán)節(jié)都需要計量，采集環(huán)節(jié)流體臟污，氣體帶液甚至混有固相。不同的氣井壓力差異大。運輸環(huán)節(jié)流體壓力也較高，但分配到Z終用戶處，壓力可能降得很低。因此，不同環(huán)節(jié)的流量測量應(yīng)了解清楚流體工況和具體條件，不能一概而論。

（4）不同的準(zhǔn)確度要求天然氣計量屬大宗能源計量，而且流量值越大，涉及到的結(jié)算金額越大。而所配置的計量儀表的價格與準(zhǔn)確度有關(guān)，準(zhǔn)確度越高，價格也越高，計量值相對較小的計量系統(tǒng)，一般承擔(dān)不起價格昂貴得多的高準(zhǔn)確度儀表，因此，只能降低要求，但仍應(yīng)達(dá)到有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。表2.1所列是不同等級的天然氣計量系統(tǒng)儀器儀表配備指南。表2.2是不同等級的計量系統(tǒng)配套儀表準(zhǔn)確度要求間。

（5）計量系統(tǒng)不同的輸出量類型和計量單位計量系統(tǒng)由天然氣流量計和進行不同參數(shù) 測量的變送器、流量計算及確定各輸出參數(shù)的轉(zhuǎn)換裝置組成。根據(jù)系統(tǒng)的組成和需要，輸出量可以是標(biāo)準(zhǔn)體積流量、質(zhì)量流量和能量流量。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)體積流量以m³/s為單位；工作狀態(tài)體積流量以m³/s為單位；質(zhì)量流量以kg/s為單位；能量流量以MJ/s為單位^[4] 。

（6）天然氣組分變化由天然氣組分變化引起的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)密度變化、壓縮因子變化，都將影響流量測量準(zhǔn)確度，因此在計量值大的計量系統(tǒng)中，應(yīng)根據(jù)天然氣組分穩(wěn)定度定時取樣，進行全組分分析。

（7）超壓縮因子變化天然氣超壓縮因子Fz是因天然氣特性偏離理想氣體定律而導(dǎo)入的修正系數(shù)。超壓縮因子不僅受流體溫度、壓力影響，而且隨天然氣組分變化。因此應(yīng)實時計算其數(shù)值。

（8）實流校準(zhǔn)天然氣干線流量計的主要特點為高壓（2MPa以上）、大口徑（DN 150以上）、高度（0.5級以上）。我國從塔里木到上海的輸氣干線總長為4000多千米，壓力為10MPa，管徑為DN1000，這些特點要求輸氣干線流量計應(yīng)具有高度、穩(wěn)定可靠的計量系統(tǒng)和配備相應(yīng)的校準(zhǔn)裝置。

實流校準(zhǔn)應(yīng)在與實際操作條件相近的條件下進行，然而，如果將條件差異所引起的不確定度估算考慮在內(nèi)，在不同條件下校準(zhǔn)也是可行的。

在計量值大的計量站，應(yīng)在計量管道上串聯(lián)安裝一套校準(zhǔn)用附加流量計，以便定期進行實流校準(zhǔn)。

2.7 樓宇中的流量測量特點

城市高樓大廈也需要很多流量儀表。按照其用途可分成兩類，其一是樓宇自動化（BA）系統(tǒng)使用的流量計，其二是能源費用結(jié)算用計量儀表。

0）樓宇自動化系統(tǒng)中的流量測量在樓宇自動化系統(tǒng)中，對進出重點設(shè)備或裝置的流體流量進行測量，測量結(jié)果用于設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)視、控制和設(shè)備管理。測量結(jié)果一般不用于貿(mào)易結(jié)算，所以對測量度要求不高。儀表一般由樓宇自動化工程公司選型，主要考慮的是安裝方便、價格和儀表故障后不影響系統(tǒng)運行。

（2）以能源計量為目的的流量測量樓宇中的自來水、燃?xì)狻⑷加偷纫客獠抗┙o，空調(diào)冷凍水、熱水、冷卻水等要供給用戶使用，自己發(fā)生的蒸汽有時還外供到其他單位，因此，需對這些流體進行計量，計量度必須滿足貿(mào)易結(jié)算的要求，計量結(jié)果用于對外收費的表計，還應(yīng)按規(guī)定進行強制檢定。

冷凍水、熱水等流體供給用戶，其實用戶并未將冷凍水、熱水等消耗掉，僅僅是取走了冷凍水中的冷量和熱水中的熱量，所以測量的參數(shù)確切地說應(yīng)是冷量和熱量，相應(yīng)的表計是冷量表和熱量表。另外對自來水、燃?xì)夂驼羝M行計量需水表、氣表和蒸汽流量計。

空調(diào)用冷凍水溫度不是很低，一般為5~6℃的淡水；空調(diào)用熱水主要用于采暖、洗澡、洗漱等，所以溫度不很高，大多在90℃以下。這樣的使用要求和流體條件，合理的選型是電磁流量計。

2.8 企業(yè)能源計量器具性能要求

GB 17167規(guī)定了用能單位能源計量器具性能要求，其中不同用途流量計準(zhǔn)確度要求如表2.3所示。

能掠作為生產(chǎn)原料使用時，其計量器具的準(zhǔn)確度應(yīng)滿足相應(yīng)的生產(chǎn)工藝要求。

能源計量器具的性能必須滿足相應(yīng)的生產(chǎn)工藝特點及使用環(huán)境要求，如抗腐蝕、耐高溫、耐振動、防粉塵、抗電酷干擾等。

3 貿(mào)易結(jié)算對流量儀表的計量要求

與過程控制、環(huán)境保護以及醫(yī)療衛(wèi)生中的流量測量相比，貿(mào)易結(jié)算中的流量測量儀表具有鮮明的特點，而且不同流體的貿(mào)易結(jié)算對流量測量儀表的要求也有差異。下面以目前使用量較大的熱能貿(mào)易結(jié)算為例，說明流體貿(mào)易結(jié)算對流量測量儀表的要求，其中有一部分要求是熱能貿(mào)易結(jié)算所*的，而另一些則是共同的。

在區(qū)域集中供熱中，熱力公司將熱能賣給眾多的用戶，并按熱能計量結(jié)果及雙方協(xié)議結(jié)算費用，由于這種計量是熱力公司結(jié)算費用的主要依據(jù)，因此受到結(jié)算雙方的普遍重視，它是熱力公司經(jīng)營的基礎(chǔ)，如果處理得不得當(dāng)，往往會使熱力公司的效益大大流失。這種以貿(mào)易結(jié)算為主要目的的計量，除了需滿足流量測量儀表的一般要求之外，還需滿足貿(mào)易結(jié)算所需的專門要求。在測量度和范圍度方面與過程控制相比，還有一些其他要求，現(xiàn)歸納如下。

（1）對測量度要求方面

熱能貿(mào)易結(jié)算費用是依據(jù)系統(tǒng)計量結(jié)果，因此，流量儀表的度比過程控制用要求高。對于差壓式流量計，當(dāng)差壓測量選用O.2級度差壓變送器，流量演算器選用O.2級，壓力變送器選用0.2級，測溫元件選用*Pt100鉑熱電阻，儀表安裝使用也符合規(guī)程要求，按照方和根的誤差合成法^[6.7]， 30%FS以上各測量點一般能得到±2.5%的系統(tǒng)度。對于渦街流量計組成的系統(tǒng)，流量變送器在制造廠推薦的測量范圍之內(nèi)，有±l%R的準(zhǔn)確度，與上述測溫測壓元件及流量演算器配合之后，能得到約±2%的系統(tǒng)度。

如果無大的干擾進入，系統(tǒng)長時期穩(wěn)定運行，上述兩種測量方法所能達(dá)到的系統(tǒng)度，供需雙方是比較滿意的。

（2）對范圍度方面

要求在熱網(wǎng)中，各類用戶對熱能計量系統(tǒng)的范圍度要求差異很大， 有的用戶連續(xù)生產(chǎn)，終年熱負(fù)荷都很穩(wěn)定；有的用戶負(fù)荷隨季節(jié)變化較明顯，如以采暖設(shè)備為主要負(fù)荷的用戶，夏季流量與冬季流量相差較大；而另有一類用戶，僅單班生產(chǎn)，多數(shù)時間熱負(fù)荷為零。但總的來說，范圍度是這種用途的儀表須考慮的重要問題。

在常用的熱能計量儀表中，渦街流量計的范圍度是較大的，以0.8MPa飽和蒸汽為例，不同口徑的儀表保證度的下限流速略有差異，但測量管中的流體流速在2.5~5.5m/s以上就己進入"正常測量范圍"，設(shè)計時只要合理選定其口徑，一般都能得到滿意的范圍度。

差壓式流量計范圍度沒有渦街流量計那么大。在使用1.5級差壓計的發(fā)展階段，一般*其范圍度只能達(dá)到3：1。

制約差壓式流量計范圍度的因素還不僅僅是差壓計度，因為相對流量很小時，流出系數(shù)C和可膨脹性系數(shù)ε都發(fā)生了明顯的變化，如果仍將它們當(dāng)作常數(shù)來處理，就將產(chǎn)生額外誤差。

自從計算機技術(shù)引入儀表后，差壓式流量計的測量性能有了新的提高。差壓變送器的度已從以前的O.5級提高到0.1級，甚至更高。被測流量在全量程范圍內(nèi)變化所引起流出系數(shù)的變化，在可編程流量演算器中能得到修正^[8]。可膨脹性系數(shù)ε的變化也同時得到自動修正，相應(yīng)增大了范圍度。有不少研究者認(rèn)為可以做到10：1。

（3）下限流量計費功能要求

如果流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于保證度的Z小流量，將導(dǎo)致無輸出（如渦街流量計）或輸出信號被當(dāng)作小信號予以切除（如差壓式流量計），這對供方來說都是不利的，有失公正。為了防止效益的流失，對于一套具體的熱能計量設(shè)備，供需雙方往往根據(jù)流量測量范圍和能夠達(dá)到的范圍度，約定某*量值為"約定下限流量"，而且約定若實際流量小于該約定值，按照下限收費流量收費。這一功能通常在流量顯示儀表中實現(xiàn)。

（4）停汽判斷功能要求

有些用戶在休息天將蒸汽*關(guān)閉，停止用汽，如果采用二部計費法，這時不能再按"下限收費流量"計費，方法是由儀表根據(jù)停汽后流體溫度、壓力參數(shù)的變化作出判斷，判斷結(jié)果一旦為"停汽"，即停止積算。

由儀表對停汽作出靈敏而正確的判斷，以流體溫度或壓力為標(biāo)志信號具有相同的效果。

當(dāng)供汽總閥關(guān)閉后，管道內(nèi)溫度很快降低到飽和溫度，隨著管內(nèi)流體的進一步冷卻，溫度和壓力同步降低，當(dāng)?shù)陀?標(biāo)志值"時，儀表即作出停汽的判斷。從現(xiàn)場運行情況來看，為了加快溫壓降低的速度，還可在總閥關(guān)閉后開一下其后的排汽閥。

運用這一功能的供需雙方必須協(xié)商設(shè)置一個合適的"標(biāo)志值"。

（5）超計劃起用計費功能要求

流量計如果超過設(shè)定范圍運行，一般均導(dǎo)致計量值偏低。除此之外，在熱網(wǎng)中如果超計劃耗能，還將影響熱網(wǎng)的供熱品質(zhì)。這不僅損害供方利益，而且損害其他用戶利益。遇此情況，熱力公司為了保證供熱品質(zhì)，需要啟動調(diào)峰機組而相應(yīng)增加運行成本。為了鼓勵用戶計劃用能，熱力公司一般同需方約定Z大用能量，如果超過此量，一般約定超過部分加1倍或數(shù)倍收費。這一功能通常也在流量顯示儀表中實現(xiàn)。

（6）分時段計費功能要求

熱力公司為了鼓勵夜間用能，促使負(fù)荷的日夜平衡，往往規(guī)定夜間用能按O.8系數(shù)計費，日間用能按1.2系數(shù)計費。

對于單班用汽的用戶，如果要在計劃的時段外用汽，則必須支付計劃外的計費系數(shù)。分時段計費功能也應(yīng)能滿足這一需求。

（7）掉電記錄功能要求

用于熱能計量的表計一般都為電動式，當(dāng)其電源中斷后，儀表停止工作，累積值雖能保持，但不會繼續(xù)增加。有時需方為了少付熱費，就將儀表電源拉掉一段時間，顯然這是不允許的。流量演算器的掉電記錄功能就是要將這種有意拉電和無意掉電事件一次不漏地記錄下來。

掉電記錄數(shù)據(jù)應(yīng)可通過儀表面板上的操作鍵調(diào)閱，但無法擦掉。使用者可按供需雙方的約定，依一定的計算方法對掉電期間少計的累積值進行處理。

（8）定時抄表功能要求

定時抄表功能就是儀表在抄表員所的抄表時刻（在菜單中預(yù)先設(shè)置），讀取流量累積值并存放在儀表的一個單元中，當(dāng)抄表人員按下抄表鍵時，儀表顯示抄表符號和該單元中的數(shù)據(jù)。該單元中的累積值一直保持到下一天的抄表時間才被刷新。如果全廠流量演算器設(shè)置同一抄表時間，那么，抄表人員巡回路線和時間的差異都不影響抄錄結(jié)果，因此有利于分表和總表的平衡計算。

（9）31天累積值和12個月累積值存儲功能

將Z近31天抄表時刻的累積值和Z近12個月的月累積值存儲在規(guī)定的單元中，可通過面板上的操作鍵調(diào)閱，但不能修改。

該功能可為供需雙方核對抄表記錄提供方便。

（10）斷電保護功能要求斷電保護功能

是可編程流量演算器的重要功能，它指的是在主電源中斷時，對設(shè)定數(shù)據(jù)和累積值進行保護，使之不丟失和不被修改。

（11）密碼設(shè)置功能要求密碼設(shè)置功能

是可編程儀表防止未被授權(quán)的人員修改關(guān)鍵數(shù)據(jù)的重要手段。

（12）打印功能要求

有些用戶提出，用于貿(mào)易結(jié)算的數(shù)據(jù)應(yīng)以儀表自動打印數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，因為這樣更客觀，不會因人工抄表而引入人為因素。打印內(nèi)容一般包括設(shè)備號、打印日期和時間、瞬時流量、累積流量、流體壓力、流體溫度等。

打印方式應(yīng)有定時打印、召喚打印和越限加速打印。召喚打印只需按照儀表說明書規(guī)定的方法按一下面板上有關(guān)按鍵就可實現(xiàn)。越限加速打印是某個變量滿足的表達(dá)式的要求時，自動將打印間隔時間縮短為"加速打印間隔時間"。

（13）面板清零有效性選擇功能要求

選擇"面板清零有效"時，按一下面板上的復(fù)位鍵就可將流量累積值復(fù)零，以便為儀表校驗帶來方便。

選擇"面板清零無效"時，按復(fù)位鍵則不能實現(xiàn)流量累積值的復(fù)零，但當(dāng)打入的密碼相符時，仍可按規(guī)定的操作方法實現(xiàn)清零。這就相當(dāng)于給流量累積數(shù)據(jù)加上一把電子鎖。

（14）通信功能要求

隨著通信技術(shù)的發(fā)展和PC機越來越便宜，計算機在熱網(wǎng)中的應(yīng)用越來越普遍。常見的用法是數(shù)據(jù)自動采集和遠(yuǎn)程自動抄表，這都要求流量二次表或流量變送器需具有數(shù)據(jù)通信能力。

制造廠應(yīng)可提供RS-232和RS-485（可選）串行通信口。

（15）無紙記錄功能要求

有許多流量測量系統(tǒng)都希望具備記錄功能，記下重要數(shù)據(jù)和信息，但是傳統(tǒng)的記錄儀不僅體積大，價格高，維修工作量大，而且能夠記入的數(shù)據(jù)和信息通道不夠多，因此，人們渴望有新型的記錄儀充當(dāng)這一角色。

在智能流量計顯示儀表中加上一片海量存儲器，在軟件的支持下，使儀表具有無紙記錄功能，從而可收到簡單、可靠、價廉、存儲的信息量大的效果。例如在一片F(xiàn)lash海量存儲器中可存入11520組與流量測量有關(guān)的重要數(shù)據(jù)和信息，每一組數(shù)據(jù)除了日期和時間數(shù)據(jù)之外還可以包含其他重要數(shù)據(jù)和信息。這樣，如果每分鐘存儲一組數(shù)據(jù)，則一片海量存儲器中可存放8天的數(shù)據(jù)；如果每10min存儲一組數(shù)據(jù)，則可存放80天的數(shù)據(jù)。

這些數(shù)據(jù)存放在具有無紙記錄功能的流量二次表中，便于查詢和抄錄。

海量存儲器存入的數(shù)據(jù)，第二個用途是通過二次表的通信口傳送到計算機中，從而用于歷史曲線和報表制作、事件登錄等。

對于具體的一臺流量顯示儀表，上述各項要求不一定每一項都需要，由于功能的增多，不僅軟件相應(yīng)豐富，有時硬件也相應(yīng)增多，因而儀表價格升高。所以應(yīng)根據(jù)實際需要選用。

4 過程控制用流量測量儀表的特點

過程控制是使用流量儀表（不包括家用水表、燃?xì)獗恚㈱多的領(lǐng)域，流量儀表在過程控制中的作用是對封閉管道中的流體流量進行監(jiān)測，有些部位還將流量測量儀表同調(diào)節(jié)儀表、執(zhí)行器等組成調(diào)節(jié)系統(tǒng)，將流量穩(wěn)定在合適的數(shù)值，從而實現(xiàn)過程的穩(wěn)定化。對這樣一個特定任務(wù)，流量測量儀表就要有以下一些要求。

（1）可靠性要求

①儀表應(yīng)具有高度的可靠性。現(xiàn)代工業(yè)裝置趨向于大型化的連續(xù)過程，儀表故障容易導(dǎo)致過程的不穩(wěn)定，而對安裝在管道上的流量計一旦發(fā)生故障，又不可能為了修理特地將流程停下來，因此儀表制造和系統(tǒng)設(shè)計都要首先考慮可靠性，包括用于溫度補償?shù)臒犭娮璧目煽啃浴?/p>

有些儀表制造商對相比之下容易發(fā)生故障不便維修的部件實行雙重化，如8800C型渦街流量計有雙傳感器的產(chǎn)品，在CPU的控制下，可以自動判別兩只傳感器的信號，一旦其中一只發(fā)生故障，則將其舍棄，從而提高變送器的可靠性。也有一些制造商設(shè)計了在不斷流條件下更換傳感器的方法。有的電磁流量計制造商提供了不斷流更換電極的方法和工具，這些都為提高可靠性創(chuàng)造了良好的條件。

②故障診斷。儀表一旦發(fā)生故障，故障診斷部分應(yīng)能自動提示發(fā)生故障的部位和故障性質(zhì)，以便維修者縮短排除故障的時間。

在儀表用數(shù)字通信的方法將診斷信息送入計算機后，計算機可對儀表的運行狀況進行監(jiān)視，在儀表故障時發(fā)出報警信號，并顯示故障內(nèi)容，甚至采取必要的安全措施。

（2）穩(wěn)定性要求

①流量測量儀表的輸出應(yīng)具有良好的穩(wěn)定性，如果流量信號本身有噪聲，應(yīng)可通過表內(nèi)的阻尼調(diào)整，使示值穩(wěn)定到便于讀數(shù)。在與調(diào)節(jié)器組成調(diào)節(jié)系統(tǒng)時，應(yīng)使調(diào)節(jié)器輸出無明顯振蕩。

②流量測量儀表示值的環(huán)境溫度影響應(yīng)在規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)范圍內(nèi)。

③儀表應(yīng)有良好的長期穩(wěn)定性。現(xiàn)在多數(shù)儀表公司對智能差壓變送器已有這方面的指標(biāo)，例如EJA一1l0A型變送器承諾，其長期穩(wěn)定性為每24個月示值漂移不大于±O.1%FS，2010 TD型變送器承諾每12個月示值漂移不大于±0.05%FS_o

（3）響應(yīng)時間要求

有許多流量測量儀表與調(diào)節(jié)器等一起組成調(diào)節(jié)系統(tǒng)，要求流量測量儀表的響應(yīng)時間在1s以內(nèi)。在流量定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，流量測量環(huán)節(jié)的總時間常數(shù)如果大于1s，就可能對調(diào)節(jié)品質(zhì)產(chǎn)生明顯影響，嚴(yán)重時導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩，無法工作。

（4）抗干擾能力要求

①抗振動干擾能力。流量傳感器大多安裝在管道上，現(xiàn)場環(huán)境條件較惡劣，其中振動是一大干擾，所以流量傳感器、轉(zhuǎn)換器等都應(yīng)有較強的抗干擾能力。有些型號的渦街流量計和科里奧利質(zhì)量流量計就是因為抗振動干擾能力不夠理想，在現(xiàn)場用不好，出現(xiàn)"無中生有"和示值偏高等現(xiàn)象。

②抗射頻干擾能力。在安裝流量計的工業(yè)現(xiàn)場有多種干擾源，例如廠房內(nèi)的行車開過、鏟車開過或附近有人使用對講機，都會引起某些流量測量儀表示值升高，這是因為行車中的電器、鏟車的火花塞發(fā)出的射頻電磁波，對講機天線發(fā)出的射頻電磁波，經(jīng)某些途徑進入儀表，干擾其工作。

近幾年來，人們對射頻干擾影響開始重視起來，測量儀表增設(shè)射頻干擾影響指標(biāo)，并采取很多措施提高抗干擾能力。

（5）輸出信號的多樣性

①模擬輸出。流量測量儀表應(yīng)有4~20mA的模擬輸出，而且應(yīng)有恒流特性。

②頻率輸出。流量變送器（轉(zhuǎn)換器）用頻率將流量信號傳送到顯示儀表或調(diào)節(jié)器，可以基本不損失度。這是這種方法的突出優(yōu)點。

③數(shù)字量輸出。流量測量儀表RS-232、RS-485之類的通信口與計算機連接，在軟件的支持下，不僅可將流量測量儀表測量到的各種參數(shù)傳送到計算機，將故障信息和有關(guān)組態(tài)數(shù)據(jù)、表征儀表狀況的有關(guān)數(shù)據(jù)傳送到計算機，而且可以通過計算機在控制室參改現(xiàn)場儀表的組態(tài)，進行檢查、校驗、維護和管理等各項工作（詳見本書第10章）。

（6）輸出信號的隔離要求

流量測量儀表信號輸出端應(yīng)與地端以及交流電源相隔離，以免為后續(xù)儀表引入干擾以及由于共地引發(fā)故障。

（7）準(zhǔn)確度和范圍度要求

對于儀表準(zhǔn)確度的要求，用于貿(mào)易結(jié)算的流量計有明確的規(guī)定，用于過程控制的流量計沒有明確規(guī)定。但總的來說要求沒有貿(mào)易結(jié)算用流量計那樣嚴(yán)格。這是因為在過程控制中，操作控制是否適當(dāng)?shù)腪終指標(biāo)是成分量等所表明的品質(zhì)指標(biāo)。例如燃燒過程中的空氣燃料比有可能因流量測量度不夠高而偏離Z佳值，但可通過氧含量、煙色等指標(biāo)進行判斷，修改空氣燃料比，使其保持在合理范圍內(nèi)。

對于測量上限的要求也不像貿(mào)易結(jié)算那樣高， 30~40年前許多新型流量計還未問世時，過程控制中的流量測量絕大多數(shù)還是靠節(jié)流式差壓流量計，當(dāng)時的技術(shù)水平一般只能達(dá)到3：1的范圍度，基本上能滿足需要。現(xiàn)在市場上銷售的流量計大多已實現(xiàn)智能化，當(dāng)系統(tǒng)設(shè)計時所選定的測量上限被實踐證明屬太大或太小時，通過手持終端予以修改，使之合理化，這是流量測量技術(shù)的一大進步，這一進步使過程控制中的流量測量儀表的范圍度極少出現(xiàn)問題。